CN112967930B - 一种SiC晶圆的金属化层剥离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，先采用腐蚀或刻蚀的方法，将已报废SiC晶圆上表面和下表面的金属层去除，SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层裸露出来；再对SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层在1100℃～1400℃下进行氧化处理，所述的金属化层最外侧的一部分厚度形成氧化层，之后去除该氧化层；最后重复步骤2若干次，直至SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层去净为止，完成SiC晶圆的金属化层剥离，有效解决目前SiC器件在金属化层加工不理想时，SiC晶圆报废的问题。
Description
技术领域
本发明属于功率器件制作工艺技术领域，具体为一种SiC晶圆的金属化层剥离方法。
背景技术
碳化硅（SiC）是一种二元半导体化合物，是元素周期表第IV主族元素中唯一的固态化合物，也是Si和C的唯一稳定化合物，其物化性质有许多独特之处。在SiC结晶时，每一个碳原子都被4个硅原子按照正四面体结构紧密包围，同样每一个硅原子也都被4个碳原子以相同方式紧密包围，彼此相互嵌套而构成完整晶体。最近邻原子距离为0.189nm，所以SiC原子层面的粗糙度大约为0.2nm。碳化硅晶体在结晶构架过程中都符合密堆积原则，SiC硬度高，仅次于金刚石，而且SiC具有很强的离子共价键，所以其结构非常稳定。由于特殊的结构，SiC具有禁带宽度大、临界击穿场强高、耐高温、抗辐照、热导率高、饱和电子漂移速度快等诸多优点，所以具备制作功率器件的天然优势。
金属与SiC的接触类型分为肖特基接触和欧姆接触。肖特基接触是制备肖特基二极管的关键步骤，是形成肖特基器件性能的主要过程，肖特基接触的好坏直接影响器件的性能，若肖特基接触工艺加工失败，直接会导致SiC晶圆的报废。欧姆接触扮演着信号转换桥梁的作用，接触电阻越小，因接触电阻带来的额外功耗就越小，系统的效率便越高。
高性能的SiC器件往往要求更低的欧姆接触电阻，但是在目前的工艺加工过程中，SiC晶圆的欧姆接触电阻往往比较大，这导致了SiC晶圆的报废，而且也增加成本。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，有效解决目前SiC器件在金属化层加工不理想时，SiC晶圆报废的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，包括以下步骤：
步骤1，采用腐蚀或刻蚀的方法，将已报废SiC晶圆上表面和下表面的金属层去除，SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层裸露出来；
步骤2，先对SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层在1100℃~1400℃下进行氧化处理，所述的金属化层最外侧的一部分厚度形成氧化层，再去除该氧化层；
步骤3，重复步骤2若干次，直至SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层去净为止，完成SiC晶圆的金属化层剥离。
优选的，当步骤1采用腐蚀的方法去除所述的金属层时，使用HF溶液、BOE、H2SO4溶液、HNO3溶液、HCl溶液、H2O2溶液，由H2SO4溶液和H2O2溶液混合而成的第一腐蚀液，或者由HCl溶液和HNO3溶液混合而成的第二腐蚀液。
进一步，HF溶液的体积百分比8%～12%； H2SO4溶液的质量分数为95%～98%；HNO3溶液的质量分数为60%～68%；HCl溶液的质量分数为32%~37%；H2O2溶液的体积百分比为20%～30%。
再进一步，第一腐蚀液中H2SO4和H2O2的体积比为3：1；第二腐蚀液中HCl和HNO3的体积比为3：1。
优选的，步骤2中SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层在所述温度下氧化5min~2h。
优选的，步骤2中所述氧化层的厚度为10nm～500nm。
优选的，步骤2先采用步骤1所述的腐蚀或刻蚀的方法去掉绝大部分的氧化层，之后剩余的氧化层残渣分布在金属化层表面，再依次研磨、抛光去除剩余的氧化层残渣。
优选的，步骤3在重复步骤2若干次后对所得结构的上表面和下表面进行电阻测量，当电阻值达到SiC晶圆金属化之前的电阻值时，完成SiC晶圆的金属化层剥离。
优选的，步骤3中重复步骤2的次数为3~5次。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，可以先采用腐蚀或刻蚀的方法，将已报废SiC晶圆上表面和下表面的金属层去除，这样SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层便可以裸露出来，由于金属化层比较难去除，因此需要在1100℃~1400℃下进行氧化处理，这样金属化层最外侧的一部分厚度可形成氧化层，再去除该氧化层，重复若干次，直至SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层去净为止，最后去除SiC晶圆上表面和下表面的金属化层，为金属化不理想的SiC晶圆提供返工的方法，降低成本；该工艺方法理论简单易于理解，不同的工艺技术人员可以根据不同的设备及工艺条件进行调整，遵循此方法均可以得到满足工艺要求的结果，适用范围广泛。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图。
图中：1-SiC晶圆，2-金属层，3-全部的金属化层，4-氧化层，5-剩余的金属化层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；以下实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例，不用来限制本发明的范围。
肖特基接触形成的金属化层成分有Ni-Si-C系统、Ti-Si-C系统；欧姆接触形成的金属化层成分有Ni-Si-C系统、Al-Si-C系统、Al-W-Si-C系统等，在去除金属化层时需将这些SiC金属化物均去除。
因此，对于欧姆接触形成的金属化层，本发明一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，包括以下步骤：
1）采用腐蚀或刻蚀的方法，将已报废SiC晶圆上下表面的厚度为50nm～3000nm的金属层，SiC晶圆上下表面的金属化层裸露出来，腐蚀采用腐蚀液的方式进行，腐蚀液为体积百分比为8%～12%的HF溶液、BOE、质量分数为95%～98%的H2SO4溶液、质量分数为60%～68%的HNO3溶液、质量分数为32%~37%的HCl溶液、体积百分比为20%～30%的H2O2溶液，或者由H2SO4溶液和H2O2溶液混合而成的腐蚀液，HCl溶液和HNO3溶液混合而成的腐蚀液，BOE为缓冲氧化物刻蚀液；
当使用H2SO4溶液和H2O2溶液混合而成的腐蚀液时，腐蚀液中H2SO4和H2O2的体积比为3：1，当使用HCl溶液和HNO3溶液混合而成的腐蚀液时，腐蚀液中HCl和HNO3的体积比为3：1。
2）对已去掉金属层的SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层进行高温氧化，氧化温度为1100℃~1400℃，氧化时间为5min~2h，金属化层最外侧的一部分厚度形成氧化层，形成厚度为10nm～500nm的氧化层，采用步骤1）中所述腐蚀或刻蚀的方法去掉SiC晶圆表面的绝大部分的氧化层，之后剩余的氧化层残渣分布在金属化层表面，通过这种方式减薄SiC晶圆的金属化层；
3）通过依次研磨、抛光的方式去除剩余的氧化层残渣；
4）重复步骤2和步骤3若干次，分步骤地去除剩余的金属化层，直至SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层去净为止，最终需要进行表面电阻测量，使晶圆表面电阻值达到金属化之前的电阻值。若未达到，则重复步骤2、步骤3直到去净金属化层，晶圆表面电阻值达到金属化之前的电阻值为止，一般3~5次即可去除完全。
实施例
本发明一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）采用体积百分比为10%的HF溶液、质量分数为37%的HCl溶液或质量分数为98%的H2SO4溶液腐蚀的方法，去掉SiC晶圆1上下表面厚度为200nm的金属层2，SiC晶圆上下表面的全部的金属化层3裸露出来；
2）对SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层在1300℃下氧化30min，金属化层最外侧的一部分厚度形成氧化层，形成厚度为100nm的氧化层4；
3）采用体积百分比为10%的HF溶液腐蚀的方法，去掉SiC晶圆表面的绝大部分的氧化层，之后剩余的氧化层残渣分布在金属化层表面；
4）通过依次研磨、抛光的方法去掉剩余的氧化层残渣；
5）重复步骤2、步骤3和步骤4四次，这样分步骤地去除剩余的金属化层5，去掉剩余的金属化层5后进行SiC晶圆表面电阻测量，检测表面电阻是否达到金属化之前的电阻值，此时已达到，完成金属化层的去除。
Claims (2)
1.一种SiC晶圆的金属化层剥离方法，其特征在于，所述金属化层成分有Ni-Si-C系统、Ti-Si-C系统、Al-Si-C系统和Al-W-Si-C系统，包括以下步骤：
步骤1，采用腐蚀或刻蚀的方法，将已报废SiC晶圆上表面和下表面的金属层去除，SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层裸露出来；
采用腐蚀的方法去除所述金属层时，使用体积百分比8%～12%的HF溶液、BOE、质量分数为95%～98%的H2SO4溶液、质量分数为60%～68%的HNO3溶液、质量分数为32%~37%的HCl溶液、体积百分比为20%～30%的H2O2溶液，由体积比为3：1的H2SO4溶液和H2O2溶液混合而成的第一腐蚀液，或者由体积比为3：1的HCl溶液和HNO3溶液混合而成的第二腐蚀液；
步骤2，先对SiC晶圆上表面的金属化层和下表面的金属化层在1100℃~1400℃下氧化5min~2h，所述金属化层最外侧形成厚度为10nm～500nm的氧化层，先采用步骤1所述的腐蚀或刻蚀的方法去掉绝大部分的氧化层，之后剩余的氧化层残渣分布在金属化层表面，再依次研磨、抛光去除剩余的氧化层残渣；
步骤3，重复步骤2若干次，对所得结构的上表面和下表面进行电阻测量，当电阻值达到SiC晶圆金属化之前的电阻值时，完成SiC晶圆的金属化层剥离。
2.根据权利要求1所述的SiC晶圆的金属化层剥离方法，其特征在于，步骤3中重复步骤2的次数为3~5次。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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